人體感測(cè)技術(shù)獲得三項(xiàng)重大突破

霍爾斯特中心(Holst Centre)和其他致力于研究人體局域網(wǎng)絡(luò)的機(jī)構(gòu)，在從事監(jiān)測(cè)人體生命跡象、依照需要控制藥物的投遞，并在其他的仿生人(bionic man / woman)以及殘障和老人年的照護(hù)上不斷取得進(jìn)展。不幸的是，要在人體內(nèi)更換電池，往往會(huì)帶來(lái)相當(dāng)高的死亡率，風(fēng)險(xiǎn)不僅是疼痛和感染。在這一方面，體內(nèi)能量采集技術(shù)便可發(fā)揮潛在優(yōu)勢(shì)。然而，目前在這類應(yīng)用中，生物電池(biobatteries)和熱電能源產(chǎn)生器(thermoelectric generators)，均只能提供極少量的電力。

將人體監(jiān)控功耗降低90%

但幸運(yùn)的是，隨著愈來(lái)愈多不需耗用太多電力的設(shè)備問(wèn)世，能量采集也正取得進(jìn)展。例如，韓國(guó)高麗大學(xué)的研究人員指出，許多用于生命跡象監(jiān)測(cè)的工具，如血糖儀和心電圖等，目前都需要耗用太多電池，因此，他們已經(jīng)開發(fā)出一種僅需使用現(xiàn)行方案十分之一電力，便能以10Mb/s透過(guò)皮膚傳遞信息的技術(shù)。研究人員之一的Sang-Hoon Lee注意到，使用超細(xì)的柔性電極將可制造出非常良好的連接，而且所需的能量比傳統(tǒng)使用藍(lán)牙這類無(wú)線網(wǎng)絡(luò)更少，因?yàn)樗捎玫牡皖l電磁波在通過(guò)皮膚時(shí)幾乎不會(huì)有衰減。事實(shí)上，這些電磁波也可以免于外來(lái)的干擾。

穿戴式與植入式能量采集技術(shù)進(jìn)展

普林斯頓大學(xué)機(jī)械與航天工程學(xué)系教授Michael C McAlpine，發(fā)現(xiàn)了一種可將高效能源轉(zhuǎn)換材料整合至可伸展、生物兼容性橡膠的方法。他相信這將為可植入式穿戴式能源采集系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)突破。他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種彈性的平行處理方法，用于將鈦酸鉛(PZT)的晶體壓電帶從主基板經(jīng)由巨觀領(lǐng)域傳送到柔性的橡膠上。由壓電力顯微鏡(PFM)表征的晶體壓電帶基礎(chǔ)特性顯示，其機(jī)電能量轉(zhuǎn)換指標(biāo)都處于極靈活的狀態(tài)。

帶感測(cè)器、無(wú)需電池的RFID技術(shù)

通用電氣全球研究部首席科學(xué)家Radislav Potyrailo提出了另一種有趣的想法，包括如何將“無(wú)所不在的被動(dòng)式高頻RFID標(biāo)簽轉(zhuǎn)換為電感耦合傳感器;新開發(fā)提供16位分辨率的傳感器讀取器;以及毋須定制帶有一個(gè)模擬輸出的RFID內(nèi)存芯片。”據(jù)表示，他的新型被動(dòng)式RFID傳感器可檢測(cè)每十億分之一或每百萬(wàn)分之一的氣體濃度，以及兆分之一至十億分之一的液體濃度。

開發(fā)重量輕、體積小的能量采集設(shè)備;為更小型的設(shè)備更換電池，或至少?gòu)母旧蠝p輕其負(fù)載，以獲得更長(zhǎng)的使用壽命，正成為一種趨勢(shì)。目前最有希望勝出的是結(jié)合光電轉(zhuǎn)換的電動(dòng)(electrodynamic)能量采集方法，然而，在電擊器和心律調(diào)節(jié)器之外，這種方法卻很少用在其他人體醫(yī)療用途上。

泰國(guó)Songkla University材料物理系副教授Nantakan Muensit也對(duì)壓電能量采集方法感興趣，在她提出的方法中，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)或許可植入人體，而且可用于許多其他的應(yīng)用。換言之，傳感器和采集器將被整合在一個(gè)極微小的裝置中。她把壓電材料作為在振動(dòng)中使用壓電效應(yīng)采集能量的迷你發(fā)電機(jī)，甚至可作為在溫度變化時(shí)使用焦電效應(yīng)采集能量的迷你發(fā)電機(jī)。